ZnO白漆空间性能退化的地面恢复与保护研究

地面环境与空间环境间的巨大差异对氧化锌白漆的性能退化研究影响很大。为了在地面模拟实验中保护氧化锌白漆的光学性能退化,在模拟的空间环境下对S781白漆进行了150keV质子辐照实验,辐照后分别在原位、空气、真空、氩气和液氮环境下研究了S781白漆光谱反射系数的变化和太阳吸收比的变化。结果表明:空气暴露后,氧在氧化锌表面的化学吸附使光学性能退化显著恢复。真空、氩气和液氮能够抑制气体的化学吸附,因此对光学性能退化具有保护作用。此外,液氮的冻析效应也有助于抑制光学性能退化的恢复。

低能质子辐照对ZnO白漆光学性能退化的影响

通过光致荧光光谱解谱和X射线光电子能谱(XPS)分析,研究了ZnO白漆经受能量低于200keV低能质子辐照过程中氧空位缺陷的形成与演化过程。XPS解析表明质子辐照后晶格氧减少,光致荧光光谱解析表明锌空位减少,说明ZnO白漆中氧空位数量增加,且双电离氧空位能够捕获价带中的电子转变为单电离氧空位,使单电离氧空位逐渐成为辐照产生的主要缺陷。质子辐照使ZnO白漆中氧空位数量增加,而氧空位易捕获电子形成色心,从而导致光学性能下降。

低能质子辐照ZnO/silicone白漆产生微观损伤的红外光谱研究

通过空间综合辐照模拟设备对能量小于200 keV质子辐照下ZnO/silicone白漆光学性能变化及损伤机理进行研究。结果表明,ZnO/silicone白漆的光学性能退化主要发生在可见光区,太阳吸收比随质子辐照能量、注量的增加而增大。借助傅里叶变换红外光谱分析技术研究了质子辐照ZnO/silicone白漆时有机硅树脂的光学性能退化机理。质子辐照使ZnO/silicone白漆中游离氧含量增加,氧化硅原子上的有机取代基使Si—C链断裂,并生成活性羟基,而这种活性羟基能促使有机硅树脂内Si—O—Si键的裂解。同时Si—O—Si链内氧原子未成键的孤对电子与邻近硅原子的3d空轨道配位,降低了π*轨道的能量,提高了对光吸收的几率,增强了n→π*电子跃迁,使吸收带红移,从而导致ZnO/silicone白漆光学性能退化。

电子与质子综合辐照下ZnO白漆的光学性能退化研究

为研究电子与质子综合辐照中电子与质子间的协合效应,在模拟的空间环境下对S781白漆分别进行了10keV电子辐照、70keV质子辐照、和10keV电子与70keV质子综合辐照试验。研究了辐照后S781白漆光谱反射系数和太阳吸收比的变化,计算了综合辐照效应的相加性系数。结果表明,10keV电子与70keV质子在S781白漆中的平均投影射程相近,辐照损伤机理相似,综合辐照存在协合效应,协合效应减弱光学性能退化。

ZnO白漆的质子辐照损伤与光学性能退化机理

为进一步阐明ZnO白漆的辐照损伤与光学性能退化机理,在模拟的空间环境下对S781白漆进行了150keV质子辐照实验。质子辐照后,在原位条件下测试了光谱反射系数和太阳吸收比的退化规律,并利用模拟仿真和光致荧光光谱研究了ZnO白漆与质子间的微观交互作用和辐照诱发缺陷。结果表明,质子辐照下ZnO颜料发生电离生成-1价锌空位,是S781白漆出现b带吸收和光学性能退化的主要原因。此外,本工作支持了ZnO绿带荧光源于锌空位的第一原理计算结果。

质子辐照ZnO白漆光学退化的慢正电子湮没分析(英文)

采用慢正电子湮没光谱研究低能质子辐照下ZnO白漆的光学退化。研究结果表明,随质子辐照注量的增加,多普勒展宽谱的S参数逐渐减小,W参数逐渐增大。质子辐照下S-W参数拟合曲线的斜率发生改变。S参数的减小可以归结为锌空位含量的减少以及准正电子素的形成。准正电子素{单电离氧空位(捕获一个电子)+正电子}的形成,能够降低正电子湮没的速率,导致S参数减小。S参数的减小证实了质子辐照导致ZnO白漆中单电离氧空位数量的增加。S-W参数拟合曲线斜率的变化可以归结于质子辐照下双电离氧空位向单电离氧空位的转变。

基于单分子层模型的ZnO热控涂层电子辐照光学性能退化研究

在分析电子辐照对ZnO类热控涂层光学性能退化机理的基础上,提出了单分子层电子色心产生模型,推导了"色心浓度"表达式及材料光学性能退化随辐照剂量的变化关系。用该理论对100keV电子辐照下S781白漆太阳吸收比变化Δαs的实验数据的拟合结果表明,单分子层模型能够很好地预测ZnO类热控涂层在电子辐照环境下光学特性退化趋势。该理论可扩展应用于其它热控材料在空间不同辐射环境下光学性能退化趋势的预测。

电子辐照下氧化锌涂层光学特性变化的解析

本文在分析以氧化锌为颜料的S781热控白漆电子辐照作用机理的基础上,结合材料的辐照剂量深度分布理论、材料对光子的吸收理论等,采用对材料分层解析的方法,建立了表达材料光谱吸收率变化与电子辐照能量和注量关系的模型。结合实验数据,使用Matlab软件中运用最小二乘法解决曲线拟合问题的方法,计算出了模型中的待定参数。本模型的准确性和计算方法的可行性得到了实验的验证,可应用于氧化锌白漆类热控涂层空间辐照环境下光学特性退化的预测。